元至元十年初，元军攻占襄阳、樊城(今湖北襄樊)后(参见襄樊之战)，元世祖忽必烈命荆湖行省左丞相伯颜率水、步、骑军20万，分兵三路攻宋。伯颜居中路，率主力沿汉水南进。
十一年九月，伯颜军于郢州(今湖北钟祥)，绕过宋将张世杰部的阻截(参见郢州之战)，十月，破沙洋、新城(均在今湖北钟祥南)(参见沙洋、新城之战)，降复州(今湖北沔阳)，十一月二十三日至蔡店(今武汉汉阳西)，进逼汉阳。
时宋命淮西安抚制置使夏贵率战船万艘，控扼长江要口；权知汉阳军王仪守汉阳；权知鄂州张晏然守鄂州；都统王达守阳逻堡(今武汉汉阳东)；京湖、四川宣抚使朱祀孙率游击军巡江策应。
二十五日，伯颜见宋军战舰密布，阻遏入江通道，遂采纳部将建议，拟过沦河(今府河)由沙芜口(今武汉汉口东北)入长江。因夏贵已在沙芜口布兵防守，伯颜便以部分兵力佯攻汉阳，声言取汉阳渡江，诱夏贵调水军往援。
十二月初四，元军乘隙占领汉口，继派兵一部袭占沙芜口，并在汉口北凿开汉水堤坝，引战舰入沦河，转沙芜口入江，伯颜令战舰数干艘泊于江北岸，将步骑数十万列阵于江岸，以轻舟维其后，布于沦河湾口。
夏贵见势急率水军全力增援阳逻堡，在与元军交战中，其子夏松战死，至夜，夏贵偷袭元军战船，又被击退。蒙军将领建策伯颜夺取沙芜口南岸宋军战船，伯颜认为获小胜骄其志，不如渡江获全功。遂令诸将做攻阳逻堡的准备。十一日，伯颜督军进围阳逻堡，连攻三日未下。
十三日晚，命右丞阿里海牙以一部兵力继续攻城，牵制宋军；暗遣平章政事阿术率骑兵3000，利用雪夜乘船溯江西上40里，至青山矶(今武汉东北长江南岸)对岸停泊，拟从防御薄弱处乘虚渡江。
次日晨，阿术前军强渡至中流，遭宋水军阻截，死伤300余。遂亲率后军继至，击败宋都统程鹏飞所率水军，获船干余艘，立即架浮桥，保障大军渡江。伯颜闻讯，督军急攻阳逻堡。夏贵闻元军已渡江，率战舰300艘东逃，余舰大溃。
元军乘势拔阳逻堡，王达及守城将士大部战死。朱祀孙率部退回江陵(今属湖北)，鄂州江防至此瓦解。元军回师包围鄂州，焚宋战舰3000艘，切断汉阳与鄂州的联系，在元军招降攻势下，两城遂于十七、十八日相继投降。伯颜留兵4万驻守鄂州，继率主力沿江东进。
历史评价此战是元军浮汉入江的重要战役，也是灭宋战争的重大转折。伯颜以声东击西、避强捣虚、分割包围的战法，取得了以少胜多的战绩，打破了宋军水陆联防。鄂州之战的迅速胜利，为沿江东进奠定丁良好的基础。
